Практическая работа №1 водосливной фронт бетонной плотины

Плотина – это гидротехническое сооружение, перегораживающие русло реки и создающее в ней подпор воды. В результате подпора в верхнем бьефе образуется емкость воды – водохранилище. Из водохранилища вода используется для удовлетворений потребностей различных отраслей народного хозяйства: энергетики, судоходства, водоснабжения населения и предприятий, орошения сельскохозяйственных земель, и др. Бетонные плотины бывают глухими, если они не пропускают воду в нижний бьеф и предназначены только для поддержания подпора, и водосливные. Последние могут возводится без затворов и с затворами, располагаемыми на их гребнях. Водосливные плотины без затворов сбрасывают воду в нижний бьеф при превышении уровня верхнего бьефа над гребнем плотины. Водосливные плотины с затворами позволяют регулировать уровень верхнего бьефа и расход сбрасываемой в нижний бьеф воды. Эти плотины получили наибольшее распространение, они и рассматриваются в настоящих методических указаниях.

Водосливным фронтом плотины называется часть общей ее длины, на которой расположены водосливные отверстия. В состав водосливного фронта входят (рис.1): водосливные пролеты шириной в_пр; быки для размещения затворов; затворы, перекрывающие водосливные пролеты; температурно-осадочные швы, разделяющие плотину на нескальном основании на отдельные секции (температурные швы у плотин на нескальном основании); устои плотины, примыкающие к другим сооружениям гидроузла или к берегу.

Последовательность определения длины водосливного фронта плотины.

Удельный расход на гребне водослива определяется по формуле:

, м²/с (1)

где: - коэффициент подтопления водослива (при истечении в атмосферу );

- коэффициент расхода, зависящий от формы водослива; для безвакуумного профиля =0,48-0,49; для вакуумного профиля = 0,54-0,56. В практической работе рекомендуется принять безвакуумный профиль;

=  НПУ ВБ –  Гребня – напор на гребне водослива, м.

Зная расход воды, пропускаемый через отверстия плотины Q_п, удельный расход на гребне q_гр, можно определить сжатую ширину потока по зависимости

, м. (2)

Общая длина водосливного фронта в свету в_св определяется по формуле:

, м, (3)

где: – коэффициент, учитывающий сжатие потока между быками и зависящий от их формы на входе потока в водосливное отверстие (рис.2);

n – число водосливных отверстий, принимаемое в зависимости от величины и ширины пролета

Рис.2 Формы быков в плане и значения коэффициентов .

Ширина пролета принимается в зависимости от величины расхода :

в_пр = 4; 6; 8; 10 м при до 5000 ;

в_пр = 12; 14; 16; 18; 20 м при от 5000 до 10000 ;

в_пр = 22; 24; 26; 28; 30 м при 10000 .

Полученное значение следует округлять до целого числа. Достаточность числа пролетов следует проверить по величине разности . При число пролетов можно оставить равным принятому значению n. При следует к числу n добавить еще один пролет. Определяется толщина быков в зависимости от принятой ширины пролета : неразрезные быки ; разрезные быки м, (4-6м). Неразрезные быки – монолитные бетонные (железобетонные) конструкции, не имеющие температурно-осадочных швов (ТОШ). Разрезные быки имеют температурно-осадочные швы, разделяющие плотины на нескальных основаниях на отдельные секции длиной 20-50м. Плотины на скальных основаниях имеют температурные швы, устраиваемые по границе быка и пролета; следовательно все быки у таких плотин неразрезные. Длина секций плотины на нескальном основании зависит от числа пролетов в секции и определяется по формуле:

м, (4)

где - число пролетов в секции;

- число неразрезных быков в секции.

Длина секции плотины на скальном основании равна .

Длина водосливного фронта плотины на нескальном основании определяется по зависимости (рис.3)

, м, (5)

где и - число быков, соответственно, неразрезных и разрезных.

Длина водосливного фронта плотины на скальном основании

, м. (6)

Водосливные пролеты плотины перекрываются затворами. Высота затвора принимается с учетом запаса на ветровую волну в верхнем бьефе:

м; тогда отметка верха затвора равна: верх затвора = Гребня +Н_з.

Возвышение быков над НПУ ВБ должно быть достаточно для подъема затворов на заданную высоту при пропуске расхода ; приближенно его можно принять равным . Тогда отметка верха быков будет равна: верх быков = НПУ В.Б+ Н .

Определяется удельный расход воды на рисберме плотины при растекании потока по всей длине водосливного фронта плотины.

, м²/с.